含局部减薄高温管道的极限载荷研究

作     者：甘家贵 

作者单位：华东理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：涂善东

授予年度：2011年

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：极限载荷 蠕变损伤 弹塑性本构 管道 局部减薄 有限元分析 

摘      要：本文主要是在前人的对含局部减薄常温管道极限载荷研究的基础上,针对高温下长时服役管道的极限载荷进行研究,同时考虑由于腐蚀原因产生的局部减薄。 本文首先利用Ramberg-Osgood弹塑性本构方程,结合损伤力学理论,推导了含有初始蠕变损伤的弹塑性本构。对10CrMo910材料进行了蠕变实验,通过不同的实验时间以得到不同蠕变损伤的材料,然后再对这些材料进行高温短时拉伸,得到不同损伤对应的应力应变曲线。将试验得到的应力应变曲线和含损伤的弹塑性本构关系描述的应力应变曲线进行对比,表明两者之间有一定的吻合度。 其次,在高温下服役的管道会逐渐产生损伤。在最大主应力控制的情况下,损伤从内壁到外壁是渐增的;在当量应力的控制下,损伤是从内壁到外壁则渐减。用得到的含初始蠕变损伤的弹塑性本构方程,对损伤沿壁厚均匀分布的管道进行极限载荷的分析,得到损伤对极限载荷影响的一般规律;在损伤沿壁厚变化的情况下,经对管道进行极限载荷分析,得到管道的极限载荷与最大损伤呈线性关系。 最后,同样用含初始蠕变损伤的弹塑性本构方程对含局部减薄的管道,同时蠕变损伤沿着管道壁厚是从内而外变化的情况进行了有限元极限载荷分析,得到了蠕变损伤、缺陷尺寸和管道极限载荷三者之间的关系。